利用量筒和水測物質密度的點滴收獲

劉百川

摘要：實驗探究是一種能夠體現學科素養、活躍學生思維方式的科學教學模式。物理作為初中生的必修課，由于其邏輯性較強、實驗性較強以及思維能力較強的特點，致使其對于初中生而言難度較大。經研究發現，實驗探究的教學方法在初中物理教學的教學成效較為顯著，其不僅能夠激發初中生的學習動機，而且能夠增強初中生對物理知識的進一步掌握。因此，科學高效的教學模式才是促進學生對物理知識學習并掌握的關鍵。在初中物理的知識范圍中，物質密度是是力學主要內容之一。基于此，本文將利用實驗探究的教學模式，利用量筒和水測量物質密度，并記錄實驗收獲。

關鍵詞：量筒;水;物質密度

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

隨著教育改革與發展的進程，物質密度成為近幾年中考物理的高頻考點之一，為使初中生能夠學習并掌握物理中物質密度的知識點，本文將采用實驗探究的教學模式，探究物質密度。

[實驗人數]

將班級學生均分若干小組，理想小組人數為4-6人。

[實驗工具]

在實驗前，按照小組數準備好與之同等數量的量筒、木塊、大頭針、橡皮泥以及兩升水等實驗工具，為防止意外發生，實驗工具將準備多余兩份。

[問題]利用量筒和水可測量漂浮（或懸浮）物體的質量。

[分析]由物體漂浮（或懸浮）的力學條件知：

F浮=G物

由阿基米德原理知：

F浮=G排

從而得出：

G物=G排

M物=M排=ρ水V排 ?（ρ水已知，V排可測）

[結論]

漂浮或懸浮的在液體中的物體，其質量的大小等于它排開液體的質量。

表達式：M物=M排=ρ液V排

[實驗探究]如何利用水和量筒從而可知物體的質量？

[運用一]直接漂浮

[例如]將木塊放于水中，如何測量木塊的密度？（木塊能夠完全漂浮于水面上）

實驗工具：木塊（不吸水）、大頭針、量筒、水

實驗步驟：

（1）帶領學生清點實驗工具，并做好實驗準備。

（2）在量筒中注入適量的水，并記錄下體積V1。

（3）將木塊輕輕放入量筒中，帶領學生觀察木塊在量筒中的浮動情況，）記錄下木塊漂浮于量筒中的示數V2。（木塊完全漂浮在水面上

（4）利用大頭針使木塊完全浸沒于水中，并記錄下體積V3。

（5）利用公式推導計算可得：M木=ρ水（V2 - V1 ）

而V木=V3-V1

所以ρ木= ?×ρ水

實驗討論：

（1）實驗過程中測量出的V2示數能否表示木塊的密度？

答：測量出的V2的示數不能夠表示木塊的密度，木塊只是漂浮于水面，并未涉及到密度的測量，因此不能表示。

（2）為何選用不吸水的木塊，若木塊均吸水，應怎樣解決這一問題？

答：木塊吸水會增加木塊的重量，并且會減少水的含量，會影響實驗最終的木塊密度，若木塊均吸水，可選擇用薄膜覆蓋木塊，減少木塊表面與水的接觸。

[運用二]制造漂浮

[例如]如何測量橡皮泥的密度？

實驗工具：量筒、水、橡皮泥

實驗步驟：

（1）帶領學生清點實驗工具，并做好實驗準備。

（2）在量筒中注入適量的水，并記錄下體積V1。

（3）取一塊橡皮泥做成空心，放入量筒中，使其漂浮。

（4）在橡皮泥完全漂浮于水面上時，記錄下此時頁面的示數V2。

（5）將橡皮泥緩慢投入水中，并記錄下頁面的示數V3。

（6）利用公式推導計算可得：

ρ橡皮泥= ?×ρ水

實驗討論：

（1）橡皮泥為什么要做成空心？做成實心的結果會怎樣？

答：為精確測量橡皮泥的密度，做成空心才能夠使橡皮泥漂浮于水面上。做成實心的，橡皮泥在進入量筒時，會逐漸沉到水底，不符合制造漂浮的實驗要求。

[運用三]承載漂浮

[例如]如何測量小石塊的密度？

實驗工具：量筒、水、平底試管、小石塊、細繩

實驗步驟：

（1）帶領學生清點實驗工具，并做好實驗準備。

（2）在量筒中注入適量的水，將平底試管放入量筒中，并記下液面的位置V1。

（3）將綁好細繩小石塊緩慢放入量筒中，使其漂浮，記錄下液面示數V2。

（4）拉動細繩將小石塊緩慢拉出，并將平底試管留在量筒中，記錄下此時的頁面體積V3。

（5）利用公式推導計算可得：

ρ小石塊= ×ρ水

實驗討論：

（1）實驗過程中為何使用平底試管？其作用是什么？

答：平底試管是為了防止學生在放置小石塊的時候對量筒底部造成傷害，或是防止小石塊在實驗中對量筒底部的磨損，影響實驗的精確度。

（2）最終為何要將平底試管留在量筒中？

答：由于在實驗開始測量時的體積是平底試管在量筒中的體積數據，為保證實驗數據的準確度，最終要將平底試管留在量筒中。

[練習]

1.如何利用燒杯、水和刻度尺測一個長方體木塊的密度。

2.如何利用量筒水量牙膏皮的密度。

3.如何利用量筒、水、平底試管測鹽水密度。

分析：三個練習題與實驗研究的三個實驗理論相同，應按照相應的實驗步驟進行測量，并精確計算出長方體木塊、牙膏皮以及鹽水的密度。

結語

由實驗可得，密度不同的物體在水中的浮動狀態各不相同，會產生直接漂浮、制造漂浮以及承載漂浮的現象。總之，通過漂浮（或懸浮），使物體的質量等于排開液體的質量，從而測出物質的密度，充分地體現了物理學轉換思想的妙用，鍛煉初中生的物理思維以及動手能力，促進初中生對于物理知識的進一步理解與掌握，逐漸提升教學質量，達到教學目的。